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出版者:国防工业出版社

作者:贾海瀛

出品人:

页数:221

译者:

出版时间:2005-8

价格:20.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787118041002

丛书系列:

图书标签:

• 电路设计
• CAD
• 电子工程
• 模拟电路
• 数字电路
• EDA
• 电路分析
• 集成电路
• 计算机辅助设计
• 电子技术

现代电子设计与仿真技术 本书聚焦于电子系统设计的全流程，深入探讨从概念构思到最终实现过程中的关键技术与最佳实践。 本书旨在为电子工程师、研发人员以及相关专业学生提供一套全面、深入的技术指南，帮助他们掌握现代电子设计领域的前沿工具和方法论。 第一部分：电子系统设计基础与规范 本部分为后续高级主题奠定坚实的基础，详细阐述了现代电子设计所必须遵循的原理、标准和文档规范。 第一章：电子设计概述与方法论 本章首先界定现代电子系统设计的范畴，涵盖模拟、数字和混合信号系统的基本特征。重点讨论设计流程的迭代模型（如瀑布模型、敏捷开发在硬件设计中的应用），并引入系统级思维（System-Level Thinking）。讨论如何将需求规格转化为可行的技术指标，以及设计验证（Design Verification）在整个生命周期中的核心地位。 1.1 电子系统架构分解： 层次化设计、模块化原则及其在大型项目中的应用。 1.2 行业标准与合规性： 介绍重要的国际和区域性标准（如IEC、ISO、RoHS、REACH等）对设计过程的影响，以及如何将这些要求嵌入设计初期。 1.3 设计文档与生命周期管理： 详细说明设计规格说明书（Design Specification）、测试计划（Test Plan）、设计评审报告（Design Review Reports）的撰写要点与版本控制策略。 第二章：元器件选择与供应链管理 元器件的可靠性、可获得性和成本直接决定了产品的成败。本章深入探讨元器件选型策略。 2.1 有源与无源器件选型策略： 针对不同应用场景（如高频、大功率、低功耗）下的关键参数分析，如晶体管的$f_T$、$V_{CE(sat)}$、电容的ESR/ESL、电阻的温度系数等。 2.2 封装技术与热管理考量： 介绍SMD、BGA、QFN等主流封装的特性，以及如何根据功耗密度初步估算散热需求。 2.3 供应链风险评估： 讲解元器件生命周期管理（EOL, End-of-Life）预警机制，以及替代料（Second Source）的筛选与验证流程。 第二部分：先进电路原理与仿真技术 本部分侧重于电路本身的理论基础和精确的数学建模，这是进行有效仿真和优化设计的核心。 第三章：高速信号完整性（SI）基础 在GHz级别电路中，信号的传输特性不再是理想的瞬时切换，而是需要复杂的传输线理论来描述。 3.1 传输线理论回顾： 阻抗匹配、反射、驻波比（VSWR）的概念及其在PCB走线设计中的应用。 3.2 串扰（Crosstalk）分析： 耦合机制、近端/远端串扰的量化模型，以及隔离走线和屏蔽技术的实践。 3.3 时序分析与抖动（Jitter）： 深入解析定时裕量（Timing Margin）、周期抖动（Period Jitter）和随机抖动（Random Jitter）的统计学模型，以及眼图（Eye Diagram）的解读。 第四章：电源完整性（PI）与去耦网络设计 电源噪声是影响数字电路性能和EMC的关键因素。本章详细讲解如何设计一个“干净”的供电系统。 4.1 瞬态电流需求分析： 如何根据芯片数据手册（Datasheet）的需求，计算出瞬间最大电流尖峰（Current Spike）。 4.2 去耦电容的优化布局： 多层去耦策略（Bulk, Reservoir, High-Frequency Decoupling）的组合应用，以及电容选型中电感（ESL）和等效串联电阻（ESR）的影响。 4.3 平面（Plane）设计与返回路径（Return Path）控制： 探讨电源层与地层（Power/Ground Planes）的电磁特性，以及如何确保电流回路路径最短以最小化回路电感。 第五章：射频（RF）与微波电路基础 针对无线通信和高频应用，本章介绍了射频电路设计的特殊挑战。 5.1 S参数分析： 阻抗匹配网络设计中的史密斯圆图（Smith Chart）应用，以及如何利用S参数评估放大器和滤波器的性能。 5.2 噪声系数（Noise Figure, NF）与线性度： 放大器设计中如何平衡增益、噪声和三阶交截点（IP3）。 5.3 滤波器设计基础： 介绍Butterworth、Chebyshev等原型滤波器到实际电路的转化，以及耦合效应在紧凑布局中的影响。 第三部分：设计实现、验证与物理实现 本部分将理论知识转化为实际的物理设计和可制造性考量。 第六章：PCB布局与布线的高级策略 本章超越了简单的连通性，关注于物理实现对电气性能的决定性影响。 6.1 差分对（Differential Pair）的精确布线： 长度匹配、相位补偿、蛇形线（Serpentine Routing）的优化布局以控制阻抗和延时差异。 6.2 敏感信号的隔离与防护： 模拟与数字区域的划分、使用地线隔离墙（Guard Traces）以及关键信号的屏蔽罩（Shielding）设计。 6.3 Via（过孔）的影响分析： 探讨过孔的电感效应（Via Inductance），以及在高速设计中，应如何最小化或替代高频过孔。 第七章：电磁兼容性（EMC/EMI）的预防性设计 EMC不再是制造后的测试环节，而是贯穿设计初期的预防性工作。 7.1 辐射源识别与抑制： 分析开关电源、高速时钟和I/O接口作为主要辐射源的机理。 7.2 传导发射与敏感度： 滤波器（Ferrite Beads, Common Mode Chokes）在抑制传导干扰中的作用及其正确选型。 7.3 接地策略的深度剖析： 单点接地、多点接地和混合接地的适用场景，以及地线设计对系统整体噪声耦合的影响。 第八章：可制造性设计（DFM）与测试性设计（DFT） 确保设计不仅能工作，还能被高效、低成本地制造和测试。 8.1 DFM在PCB制造中的体现： 最小线宽、间距、焊盘设计（Pad Geometry）、以及表面处理工艺（如ENIG, HASL）对装配良率的影响。 8.2 边界扫描（Boundary Scan）与在线测试（ICT）： 如何在设计中预留必要的测试点（Test Points），以便于自动化测试设备（ATE）进行故障诊断。 8.3 可靠性评估： 寿命预测、MTBF（平均故障间隔时间）的估算方法，以及如何通过设计冗余（Redundancy）提高系统健壮性。 结论与未来展望 本书最后总结了当前电子设计领域的技术趋势，包括异构集成、先进封装技术（如2.5D/3D IC）对传统PCB设计的冲击，以及人工智能在设计优化（EDA工具的智能化）中的潜力，引导读者持续学习和适应行业变革。

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我必须承认，这本书的难度系数在中等到偏上，对于完全的门外汉可能不太友好，因为它假设读者已经具备基本的电路分析能力。我之所以会给它很高的评价，是因为它成功地架起了从理论到工程实践之间那座最难跨越的桥梁。书中对设计文档的规范化要求和设计评审流程的描述，让我受益匪浅。它不仅仅是教你“如何画图”，更重要的是教你“如何管理设计项目”。特别是关于设计规范化文档模板的章节，我直接将其作为我们部门内部规范的参考蓝本。书中的案例虽然看起来有些老旧，但它们所阐述的设计原则是永恒的。它没有追逐最新的技术热点，而是专注于打磨那些决定设计成败的“内功心法”。读完这本书，我感觉自己不再是那个只会操作软件的“绘图员”，而更像是一个能够对整个设计质量负责的工程师。它是一本需要沉下心来反复研读，并且会在后续工作中不断被引用的工具书。

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拿到这本书的时候，我的第一感觉是“厚重”，分量十足，让人感觉内容一定很充实。我最欣赏的是作者在软件操作层面的细致入微。市面上很多关于电子设计自动化的书籍，往往只停留在软件功能的介绍上，而这本书则更关注“为什么”要这么做，以及“如何”在软件中实现最佳效果。例如，关于原理图符号库的管理和层次化设计部分，作者提供了一套非常规范的工作流，这对于团队协作至关重要。我尝试按照书中的步骤重新组织了我手头的两个小项目，效率和规范性都有了显著提升。有一点很特别，作者似乎非常注重EDA工具的历史演变和设计哲学的探讨，这让这本书不仅仅是一本工具手册，更像是一部关于电子设计方法论的深度探讨。虽然有些地方的专业术语需要我频繁查阅参考资料，但正是这种挑战性，让我感觉自己的知识体系得到了真正的拓展和巩固。这本书更适合那些已经具备一定电子基础，想进入专业化设计领域的读者。

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这本书的封面设计得非常朴实，甚至有些老气，但内容上却透露出一种沉稳的力量。我本来对手绘电路图和基础理论已经有些了解，但阅读过程中，还是被作者对细节的把控和深入浅出的讲解深深吸引。它不像市面上许多教材那样堆砌公式和晦涩的理论，而是真正地从工程实践的角度出发，讲解了如何将抽象的电路概念转化为可以在计算机中实现的设计。特别是关于器件选型和布局布线的章节，提供了很多实用的技巧和“陷阱”提示，让我这个初学者茅塞顿开。我记得有一个章节专门讲了如何处理高速信号的串扰问题，作者用了一个生动的比喻来解释电磁耦合，我一下子就明白了那个困扰我很久的难题。这本书的排版也比较舒服，虽然插图不多，但关键的示意图都非常清晰，标注准确到位，使得阅读体验非常流畅。它更像是一位经验丰富的老工程师在手把手地教你如何高效地完成一个设计任务，而不是冷冰冰的教科书。对于想要系统性掌握现代电子设计流程的人来说，这本书绝对是值得反复研读的珍品。

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这本书的阅读体验，对于我这个长期在模拟电路和低功耗领域摸爬滚打的人来说，带来了一种久违的“脚踏实地”的感觉。它没有过度宣传那些花哨的3D建模或者最新的高速接口设计，而是将核心精力放在了基础的信号完整性和电源完整性（SI/PI）的设计规则上。作者对接地、去耦电容的放置位置和数值选择的讲解，简直是教科书级别的范例。我发现，很多我过去凭经验混过去的环节，在这本书里找到了严谨的理论支撑。例如，关于电源平面分割和地平面回流路径的优化，作者通过大量的案例分析展示了错误的布局如何导致辐射和噪声，这一点对于做射频或敏感模拟电路设计的人来说，简直是救命稻草。这本书的行文风格非常严谨，逻辑链条清晰无比，仿佛在进行一场严密的逻辑推导，阅读时需要高度集中注意力，但一旦理解了，收获是巨大的，它提升了我对“好设计”的评判标准。

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坦白说，我最初购买这本书是冲着它的名字——“电路CAD”这个关键词去的，期望能学到最新的软件操作技巧。然而，读下来我发现，这本书的侧重点远超出了单纯的软件教学。它花了相当大的篇幅来探讨设计验证和仿真策略。作者非常强调“设计即验证”的理念，并详细介绍了不同仿真工具（如SPICE的变体和更高级的系统级仿真）的应用场景和局限性。我尤其对其中关于后仿真和寄生参数提取的部分印象深刻，那些复杂的步骤和参数设置，在其他教材中通常是一笔带过，但在这里却被拆解得极其透彻，配有详尽的截图和步骤说明。这本指导性读物，让我对设计周期的各个环节有了更清晰的认知。虽然在某些前沿的AI辅助设计方面略显保守，但对于构建一个坚实、可靠的传统PCB设计和验证基础来说，它的价值是无可替代的。它教会我的，是如何避免那些因为仿真不足而导致的灾难性后果。

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